Fermion
En fermion er en kategori af elementarpartikler. De er meget små og meget lette. Fermioner kan betragtes som stofets byggesten, fordi atomer er opbygget af fermioner. Paul Dirac kaldte dem fermioner til ære for en berømt videnskabsmand ved navn Enrico Fermi.
En elektron (en ladet partikel) er en fermion, men en foton (partiklen i elektromagnetisk stråling) er ikke en fermion. Fermionernes spin-numre er 1/2, 3/2, 5/2 osv. Fordi deres spin ikke er et helt tal, følger de Pauli-eksklusionsprincippet: to fermioner kan ikke dele en kvantetilstand (som omfatter position i rummet), hvis de har samme kvantetal, f.eks. spin. Med andre ord kan fermioner kollidere med hinanden. Denne adfærd findes ikke i den anden klasse af elementarpartikler kaldet bosoner: man kan have mange bosoner, f.eks. fotoner, på samme sted på samme tid. Fermionernes bevægelse følger Fermi-Dirac-statistikken.
De fleste velkendte fermioner har spin 1/2. Et eksempel på en fermiontype med et spin på 1/2 er elektronen. Elektronen tilhører en gruppe af fermioner, der kaldes leptoner.
Fundamentale fermioner (fermioner, der ikke består af andet) er enten kvarker eller leptoner. Der findes 6 forskellige typer kvarker (kaldet "flavours") og 6 forskellige typer leptoner. Det er deres navne:
- Kvarker - op, ned, charme, mærkelige, top, bund
- Leptoner - elektron, myon, tau, elektronneutrino, myonneutrino, taunneutrino
Hver af disse fermioner har også en antipartikel tilknyttet, så der er i alt 24 forskellige fundamentale fermioner. Antipartiklen ligner den oprindelige partikel, men med modsat elektrisk ladning. "Up-", "charm-" og "top-" kvarkerne har en elektrisk ladning på +2/3. Deres antipartikler har en ladning på -2/3 (anti-up, anti-charm, anti-top). De tre andre kvarker (down, strange og bottom) har en ladning på -1/3, og deres antipartikler har en ladning på +1/3. Elektronen, myonen og tau-leptonerne har alle en ladning på -1, og deres antipartikler (anti-elektron eller "positron", anti-muon, anti-tau) har en ladning på +1. Alle neutrinoer og anti-neutrinoer har ladning 0. Den væsentligste forskel mellem kvarker eller leptoner med samme ladning er deres masse.
Det supersymmetriske modstykke til en fermion kaldes en "sfermion".
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en fermion?
A: En fermion er en kategori af elementarpartikler, der er meget små og lette. De kan betragtes som stofets byggesten, fordi atomer er opbygget af dem.
Sp: Hvem har givet dem navnet fermioner?
Svar: Paul Dirac kaldte dem fermioner til ære for den berømte videnskabsmand Enrico Fermi.
Sp: Er en elektron en fermion?
Svar: Ja, en elektron (en ladet partikel) er en type fermion.
Spørgsmål: Kan to fermioner dele den samme kvantetilstand?
A: Nej, fordi deres spin-tal ikke er et helt tal, følger de Pauli-eksklusionsprincippet, som siger, at to fermioner ikke kan dele den samme kvantetilstand, hvis de har samme kvantetal som f.eks. spin.
Spørgsmål: Hvor mange forskellige fundamentale fermioner er der?
Svar: Der findes 24 forskellige fundamentale fermioner - 6 kvarker og 6 leptoner plus deres tilhørende antipartikler.
Spørgsmål: Hvad er forskellen mellem kvarker og leptoner med samme ladning?
A: Den væsentligste forskel mellem kvarker eller leptoner med samme ladning er deres masse.
Spørgsmål: Hvad er en sfermion? Svar: Den supersymmetriske modpart til en fermion kaldes en "sfermion".
